解法
到19世纪80年代,德国科学家卡尔·格斯纳解决了旧湿电池的核心问题——一个沉重且易漏液的液体电解质罐,除了直立放置外无法使用——通过将所有部件密封在一个锌容器内,该容器同时作为电池的阳极,制造了第一个真正的“干电池”。格斯纳的设计使用模制熟石膏衬里作为隔板,即防止阳极和阴极接触短路的一层。
熟石膏能可靠地完成隔板的工作,到19世纪90年代,它已成为所有干电池制造商的标准做法。但石膏很笨重:在圆柱形锌罐内模制刚性石膏衬里消耗了电池有限内部容积的很大一部分,只留下很小的空间给阴极——即决定电池能提供多少电流的活性材料。每个制造商都接受了这种权衡,认为干电池就是这样的。
取得了什么结果
用涂有浆料的薄纸板管代替厚石膏隔板,在保持电极分离的同时,为更多正极材料腾出空间。
为什么有效
纸板隔板比石膏薄得多,释放了内部容积。
释放的容积填充了更多正极材料,提高了电池容量。
纸板比铸造石膏更便宜且更容易组装。
更薄的隔板仍能可靠地防止电极接触。
可以借鉴什么
当被动组件占用空间或重量时,检查其实际功能是否可以用更薄、更便宜的替代品完成,从而为提供价值的部件腾出容量。
后续
由于卷纸板隔板比模制石膏占用的内部容积少得多,哥伦比亚干电池——1896年推出,密封、6英寸、1.5伏电池——能够在相同罐体内装入更多正极材料,直接提高了容量,同时比在每个单元内铸造石膏更便宜且更易组装。它成为第一款成功大规模制造和分销的干电池。
从这里,追溯依据
参考来源
- The Columbia Dry Cell Battery (National Historic Chemical Landmark) American Chemical Society · acs.org
- National Carbon Co. Encyclopedia of Cleveland History, Case Western Reserve University · case.edu